文档介绍：绪论
现状
国内在气体流量计特别是气体涡轮流量计的设计、制造与鉴定技术及设备装备水平方面远远落后于欧美国家
检测流量的分类
差压式,容积式,时差式,涡街,涡轮
涡轮流量计的特点
测量准确度高、测量范围广、压力损失小、惰性小、温度范围广及数字信号输出等优点
重点内容
系统工作原理
系统硬件电路
系统软件
系统工作原理
工作原理
涡轮传感器
AT89C51
流量显示
ADC0809
信号放大
由涡轮流量传感器检测气体流量,产生模拟信号,精放大电路将模拟信号放大,通过AD转换器,作为单片机与外部输入的接口,将外部的模拟量输入单片机。单片机在系统软件的控制作用下,对输入的数据进行分析实现LED显示。
原理图
单片机
AT89C51是一种带4K字节闪速可编程可擦除只读存储器(PEROM)的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。采用INTEL内核技术,性能稳定可靠,在程序不太复杂的情况下,无需扩展外部存储器,因此,在课题中采用此产品,而没有采用16位或准16位单片视的一个主要原因。
元器件的选择
AT89C51有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/0)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线
A/D转换元件
IN0~IN7——8路模拟输入;
D7~D0——A/D转换后的数据输出端;
ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号;
VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端;
ALE——地址锁存允许信号,高电平有效;
START——A/D转换启动信号,正脉冲有效;
EOC——转换结束信号,高电平有效;
OE——输出允许信号,高电平有效。
ADC0809引脚图
LED显示元件
数码管原理图
八段LED数码显示管原理:是通过同名管脚是所加电平高低来控制发光二极管是否点亮而显示不同字形的。例如:若在共阴LED管的SP、g、f、e、d、c、b、a管脚上分别加上7FH控制电平(即:SP上为0伏,不亮;其余为TTL高电平,全亮),则LED显示管显示字形为“8”。7FH是按SP、g、f、e、d、c、b、a顺序排列后的十六进制编码(0为TTL低电平,1为TTL高电平),常称为字形码。因此,LED上所显示字形不同,相应字形码也不一样。
本设计选用的共阴极数码管:当共阴八段LED管时,所有发光二极管阴极共连后接到引脚G,G脚为控制端,用于控制LED是否点亮。若G脚接地,则 LED被点亮;若G脚TTL高电平,则它被熄灭。
系统硬件电路设计
外围电路硬设计
信号的采集
霍尔效应
霍尔元件的基本电路图
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为
其中 K 为霍尔系数,I 为薄片中通过的电流,B 为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d 是薄片的厚度。
旋转传感器磁体设置
按图所示的方法设置磁体,将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成旋转传感器。霍尔电路通电后,磁体每经过霍尔电路一次,便输出一个脉冲。由此,可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体,用流体(气体、液体)去推动叶轮转动,便可构成流速、流量传感器。,我们可确定流量的计算公式为:
Q 为流量m3;K 为基表系数,;N 为转数。
实用电路
整个电路采用正负两组电源供电,这样可对正或负输入电压进行放大。电源电压一般可取±5—±15V,但对其稳定度有一定的要求。图中的电容C用于除抖动和抗干扰。
电压增益为:
:要使电路满足平衡,则R1=R2、R3=R4、R5=R6,因为每个运放的特性不可能完全一致,在A1和A2上我们增设了调零电位器VR1和VR2,这在实际的应用中是非常有用的。我们假设A1、A2的失配、失调电压和电流均为零的情况下
放大电路的设计
单片机硬件电路及其外围电路的设计
A/D接口电路
.7/A15=0时,或非门敞开,允许写信号通过,将单片机的脉冲转换为ADC0809所需要的正脉冲,以选中ADC0809某一通道并启动转换。
采用74LS373作为地址锁存器使用,其中输入端1D~8D接至单片机的P0口,输出端提供的是低8位地址,G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地,表示输出三态门一直打开。
与A/D的接口